新技术可在不使用半导体的情况下实现3D打印电子产品

麻省理工学院的研究人员意外地发现了一种方法，可以在不使用半导体甚至特殊制造技术的情况下，3D打印出有源电子元件（即用于控制电信号的晶体管和元件）。这远远超出了我们目前所能使用的3D打印机。如果这种方法得到完善，那么它最终将成为新一轮原型设计、实验，甚至是家庭工匠DIY项目的开端。

使用3D打印技术，包括热塑性塑料丝、树脂、陶瓷和金属在内的各种材料都可以连续薄层铺设，形成三维物体。这意味着您可以打印出各种各样的东西，从动作人物、珠宝、家具到建筑。

那么，我们为什么不3D打印工作电子器件呢？主要的挑战在于，传统上由纯硅制成并切割成薄片以制成小工具芯片的半导体极其脆弱。灰尘、空气中的微粒和微生物，甚至温度和湿度都会影响它们的功能。因此，它们需要在洁净室中小心处理，空气质量和其他因素都受到严格控制，以确保在洁净室中制造的芯片能够精确工作。

此外，现代芯片设计极其复杂，数百万或数十亿个晶体管通过纳米级处理技术被集成到微小的处理器中。这比我们目前使用标准3D打印机所能达到的精度要高得多。

作为参考，2001年为任天堂GameCube提供动力的IBMGekko芯片有2100万个晶体管。2018iPhoneXS中的A12Bionic芯片有69亿个晶体管，采用7纳米工艺技术制造。

说白了，3D打印现代小玩意儿根本不是麻省理工学院研究人员的目的。事实上，他们在想出这个办法时，脑子里根本就没有半导体。

研究人员当时正在为另一个项目使用一种名为挤出印刷的工艺制造磁线圈。就在这时，他们观察到他们使用的材料--一种掺杂了纳米铜粒子的聚合物长丝--在通过电流时会出现很大的电阻峰值。而一旦他们关闭电流，这种材料的电阻就会恢复正常。

这基本上就是我们在硅等半导体中看到的特性。这就是为什么我们用它们来制造晶体管，在处理器中形成逻辑门的开关。

麻省理工学院微系统技术实验室首席研究科学家路易斯-费尔南多-贝拉斯克斯-加西亚（LuisFernandoVelásquez-García）说："我们看到，这有助于将3D打印硬件提升到一个新的水平。它提供了一种为电子设备提供某种程度'智能'的明确方法。"